Question

8．2014年2月13日，在索锲冬奥会速滑女子500米决赛里，中国名将李坚柔孤军奋战，以45.26秒的成绩夺取冠军，为中国代表团夺得本届冬奥会首金．

（1）在本次比赛中，李坚柔平均速度是多少？（保留一位小数）
（2）李坚柔质量55千克，当她穿着一双3千克的冰鞋（下面有冰刀），站在冰面上，若两只冰刀刀刃的底面积之和为29cm²，求此时冰刀对冰面的压强．
（3）图甲是运动员的冰鞋，图乙是冰的熔点随压强变化的曲线．请你解释为什么运动员穿着滑冰鞋，在水泥面上难以滑动，而在冰面上却可以飞速地滑行？

Answer 1

分析 （1）根据速度的计算公式计算；
（2）知道质量求得重力，运动员站在冰面上，对冰面的压力等于重力，知道压力和受力面积根据压强公式计算压强；
（3）压强与压力大小和受力面积有关，压力越大，受力面积越小，压强越大；使两个摩擦面彼此离开可以减小摩擦．

解答 解：（1）在本次比赛中，李坚柔平均速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{500m}{45.26s}$≈11.5m/s；
（2）她穿上冰鞋双脚站立在冰面上时对冰面的压力：
F=G_李+G_刀=m_李g+m_刀g=55kg×10N/kg+3kg×10N/kg=580N，
对冰面的压强为：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{580N}{29×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2×10⁵Pa．
冰面受压后熔点降低，冰熔化变成水，使冰刀与冰面之间形成水膜（使冰刀和冰的接触面彼此分离），起到润滑作用，减小冰刀与冰面间的摩擦力，因此穿着滑冰鞋可以在冰面上飞速滑行．
答：（1）在本次比赛中，李坚柔平均速度是11.5m/s；
（2）冰刀对冰面的压强是2×10⁵Pa．
（3）冰面受压后熔点降低，冰熔化变成水，使冰刀与冰面之间形成水膜（使冰刀和冰的接触面彼此分离），起到润滑作用，减小冰刀与冰面间的摩擦力，因此穿着滑冰鞋可以在冰面上飞速滑行．

点评 本题考查速度的计算、摩擦力大小的因素及压强大小的计算，属于中等题．